ATM Forumin Multiprotocol Over ATM
Harri Sunila
44086H
1. Multiprotocol Over ATM - Miksi?
ATM-tekniikka tarjoaa mahdollisuuden rakentaa hyvin nopeita
verkkoja. Se mahdollistaa hyvinkin erikokoisten verkkojen tekemisen,
jolloin yhtä hyvin lähiverkko kuin suuret runkoverkot voivat hyödyntää
ATM:n nopeutta ja palvelunlaatua. Samoin ATM mahdollistaa
virtuaalisten lähiverkkojen muodostamisen, jolloin lähiverkon osat voivat olla
maantieteellisesti hyvinkin kaukana toisistaan. Kuitenkin ATM:n
hyödyntämistä haittaa nykyisten verkkojen heterogenisuus, sillä eri
protokollia käyttävien verkkojen yhdistäminen ATM:n avulla on
ongelmallista. ATM Forumin Multiprotocol Over ATM (MPOA) on eräs
ratkaisu, joka mahdollistaa ATM:n erinomaisten ominaisuuksien käytön
siten, että nykyisiä lähiverkkoja ja TCP/IP:tä voidaan jatkossakin
käyttää [1]. MPOA mahdollistaa tehokkaan tavan reitittää IP:tä ja muita
protokollia ATM-verkossa. Lisäksi verkonhallinta mahdollistaa
virtuaalisten aliverkkojen määrittelemisen, vaikka työasemia ei
olisikaan suoraan liitetty ATM-verkkoon. Tämä on hyvin lähellä niin
ikään ATM Forumin määrittelemää LAN emulation (LANE) -suositusta, itse
asiassa LANE on osa MPOA suositusta [2].
2. MPOA:n ajatus ja arkkitehtuuri
LAN emulation mahdollistaa virtuaalisten lähiverkkojen
määrittelemisen. Kuitenkin näitä lähiverkkoja yhditettäessä joudutaan
käyttämään tavanomaisia reitittimiä, jotka saattavat aiheuttaa verkon
suorituskyvyn heikkenemistä ja muodostaa
pullonkauloja. Laitevalmistajien ratkaisu ongelmaan olisi entistä
tehokkaampien reitittimien kehittäminen, ja reititinverkkojen
suorituskyvyn nostaminen laitteita uusimalla. ATM Forum kuitenkin
lähestyy ongelmaa toisesta näkökulmasta ja uskoo, että nykyisen
laitekannan suorituskykyä voi nostaa muuttamalla ohjelmistoja ja
käyttämällä reititykseen sekä siirto- että verkkokerrosta, jolloin
jokaista yksittäistä pakettia ei tarvitsisi reitittää, vaan reititys
suoritettaisiin kerran ja tämän jälkeen lähettäjän ja vastaanottajan
välille kytkettäisiin virtuaaliyhteys [3].
Multiprotocol Over ATM määrittelee kolme keskeistä
komponenttia. Ääreiskytkimet (Edge switches) tai monikerroskytkimet
(Multilayer switches) ovat laitteita, jotka käyttävät joko
verkkokerroksen tai MAC-kerroksen osoitteita pakettien siirtämiseen
perinteiten lähiverkkojen ja ATM-verkon välillä. ATM-verkkoon kytketyt
työasemat toteuttavat MPOA protokollan, jolloin ne voivat keskustella
keskenään tai ääreiskytkimien välityksellä perinteisten
lähiverkkotyöasemien kanssa. Kuitenkin MPOA:n kannalta olennainen
merkitys on niin sanotuilla reittipalvelimilla (route servers), jotka
eivät niinkään ole fyysisiä laitteita, vaan älykästä
ohjelmistoa [4]. Reittipalvelimet toteuttavat verkkokerroksen
aliverkkojen kuvaamisen ATM:lle, jolloin se ylläpitää tietoa
verkkokerroksen osoitteista, kuten IP-osoitteet, MAC-osoitteista ja
ATM-osoitteista. MPOA:n kantava ajatus on, että ATM-verkkoon liitetyt
työasemat ja ääreiskytkimetmet kyselevät reittipalvelimilta
reititysinformaatiota, jonka avulla mitkä tahansa työasemat tai
ääreiskytkimet voidaan yhdistää oikealla virtuaaliyhteydellä, eikä
liikennettä tarvitsisi enää saman yhteyden aikana reitittää
uudelleen. Reittipalvelimet käyttävät tavanomaisia reititysprotokollia,
kuten IETF:n määrittelemiä RIP ja OSPF, hankkiakseen
reitti-informaatiota tavallisilta reitittimiltä, jolloin nykyiset
reititinverkot ja MPOA:ta käyttävät verkot voisivat toimia yhdessä.
MPOA-verkkoa voisikin kuvailla eräänlaiseksi
virtuaalireitittimeksi. Se koostuu joukosta MPOA-laitteita, jotka
ATM-verkolla yhteenliitettyinä toimivat reitittimenä. Ääreiskytkimet
ovat reitittimen liitäntöjä aliverkkoihin, ATM-verkko toimii
kytkentäkenttänä ja reittipalvelin ovat prosessori, joka tekee
reitityspäätökset. Liikenne ei kulje reittipalvelimen kautta, vaan
suoraan ääreiskytkinten ja työasemien välillä. MPOA-verkon
tehokkuutta voidaan kasvattaa liittämällä siihen lisää kytkimiä, ja
toisaalta reittipalvelimen ohjelmistoa lisäämällä se saadaan
reitittämään useampia protokollia [1]. Internetin kannalta MPOA ja
virtuaalilähiverkkotekniikat yleensäkin merkitsevät melkoista
kehitysaskelta. MPOA:n avulla verkonhallinnalla on mahdollista kumota
aiemmin Internetiä ja IP-kerroksen verkko-osoitteita vaivannut ikävä
piirre, eli IP-osoitteen ja verkkoliitynnän välinen yhteys, joka sitoo
IP-osoitteen ja verkkoliitännän toisiinsa. Virtuaaliverkkohan
mahdollistaa fyysisesti etäällä sijaitsevien työasemien vapaan
yhdistämisen loogisiin lähiverkkoihin, jolloin nämä loogiset
lähiverkot saadaan toimimaan myös IP-verkon aliverkkoina. Tällainen ei
ole mahdollista perinteisissä reititinverkoissa.
Avainasia MPOA-työryhmän lähestymismallissa on ollut yhteensopivuus
olemassaolevien reititinverkkojen arkkitehtuurien kanssa. Koko
virtuaalireititin on suunniteltu toimimaan nykyisten reitittimien
kanssa, sillä toimiihan se olemassaolevien reititysprotokollien
avulla. Kuitenkaan ei ole sanottua, että nykyiset reitittimet
katoavat. Niitä voidaan käyttää tietyissä tehtävissä, kuten
ATM-verkkojen ja muiden runkoverkkojen yhdistämiseen. Samoin nykyiset
reitittimet sopivat mainiosti palomuureiksi [1].
3. MPOA nykyään ja tulevaisuudessa
ATM Forum sai heinäkuussa 1997 valmiiksi MPOA:n version 1.0. Tällä
hetkellä nykyinen versio tukee vain IP-ympäristöä, mikä varmasti onkin
MPOA:n tärkein tavoite, sillä IP-pohjainen Internet on varmasti
tulevaisuudessakin vallitseva maailmanlaajuinen tietoverkko. Kuitenkin
esim. IPX:ää ja AppleTalk:ia käytetään yhä useissa verkoissa, ja
jatkossa ehkä näillekin löytyy MPOA-tuki. Nykyisestä versiosta puuttuu
palvelulaadun siirtäminen ATM- ja kehyspohjaisten verkkojen välillä
liikennöitäessä. Tulevissa versioissa tätä tultaneen tukemaan. IETF
työskentelee kehittääkseen Multicast Address Resolution Server (MARS)
-protokollaa, joka jatkossa sisällytetään myös MPOA:aan. MARS
mahdollistaa multicast toiminnon eri aliverkoissa olevien työasemien
välillä. MARS:ia tarvittaneen, mikäli laajakaistaisia
multimediapalveluja, kuvaa ja ääntä halutaan välittää Internetissä
riippumattomasti palvelinten ja eri työasemien välillä. Samoin
avoimissa tietoverkoissa nykyään olennaiset tietoturvapiirteet
vaativat paneutumista, jotta verkon ylläpitäjien on mahdollista
kontrolloida verkon liikennettä ja määritellä haluamiaan
tietoturvapolitiikkoja [5].
4. MPOA ja muut lähestymistavat
MPOA ei suinkaan ole ainoa kehitetty lähestymistapa soveltaa ATM:ää
reititinverkkojen korvaamiseen. Maailman suurin reititinvalmistaja
Cisco on kehittänyt IP-liikenteen reititykseen oman Tag Switchinginä
tunnetun teknologian, joka mahdollistaa nopeiden verkkoteknologioiden
kuten ATM:n hyödyntämisen. Myös yhdysvaltalainen laitevalmistaja
Ipsilon Networks on kehittänyt oman teknologian joka tunnetaan General
Switch Management:ina (GSMP) ja Ipsilon Flow Management Protocol:ina
(IFMP). Ipsilon soveltaa niinikään lähestymistavassaan reititystä ja
kytkentää, ja maaliskuussa 1996 yhtiö julkaisi ensimmäisen kaupallisen
tuotteen, Ipsilon IP Switch ATM 1600, joka reitittää
TCP/IP-liikennettä ATM-verkossa [6].
Verrattaessa MPOA:ta Ipsilonin ja Ciscon teknologioihin, paljastuu
olennainen ero lähestymistavassa. MPOA on ATM Forumin standardi,
jolloin sitä kehittämässä ovat olleet useat tahot. MPOA:n takana on
laaja organisaatio, joten toteutusten uskotaan olevan keskenään
yhteensopivampia ja teknologian jossainmäärin viimeistellympää tai
tarkemmin tutkittua, kuitenkin MPOA-teknologian kilpailijat uskovat
sen toimivan paremmin kaukoverkoissa kuin lähiverkoissa . Ipsilon ja
Cisco sitävastoin ovat teknologioidensa takana lähes yksin. Ipsilon
yrittää luoda omasta IP Switchingistä de Facto -standardia, ja
ilmeisesti muutkin laitevalmistajat uskovat Ipsilonin
tekniikkaan. Digital, General DataComm ja NEC ovat toteuttaneet
ATM-kytkimiinsä Ipsilonin GSMP:n, ja Ipsilon yrittää saada IETF:ää
hyväksymään GSMP:n ja IFMP:n Internet-standardeiksi. Siinä mielessä
Ipsilonilla on hyvä asema, että sekä IFMP että GSMP on julkaistu
RFC:nä, ja on niinollen koko Internet-yhteisön saatavissa. IFMP on
julkaistu RFC:issä 1953 ja 1954 ja GSMP on RFC:ssä 1987. Ciscon
valttina on laaja markkina-asema reititinmarkkinoilla. Myös Cisco
yrittää saada Tag Switchingistä Internet-standardia. Cisco uskoo, että
teknologia, joka vähiten häiritsee käyttäjien nykytilannetta tullee
menestymään parhaiten. Tässä suhteessa Tag Switching ja Cisco on
vahvoilla.
Teknologiana MPOA vaikuttaa kattavammalta kuin Ipsilonin ja Ciscon
esittelemät tekniikat. MPOA hyödyntää useita olemassaolevia
protokollia, kuten LANE:a ja Classical IP over ATM:ää. MPOA:ssa ei ole
periaattellisia rajoituksia käytettävien reititysprotokollien suhteen
ja reittipalvelimien käyttämät menetelmät on vapaasti
määriteltävissä [1,2]. Tag Switching ja IP Switching ovat sen sijaan
puhtaasti IP-liikenteen välittämiseen. Toisaalta niiden
'rajoittuneisuus' saattaa tehdä käyttöönoton yksinkertaisemmaksi ja IP
Switchingin osalta spesifikaatioiden saataavuus tekee tekniikan
houkuttelevaksi, minkä todistanevat tekniikan muut tukijat Digital,
NEC ja General DataComm. Tosin MPOA:kin on saanut tukea
laitevalmistajien keskuudessa, sillä muutamat valmistajat kuten
Newbridge Networks uskoivat MPOA:aan jo ennen standardin 1.0-version
julkaisua [6].
Lähteet ja linkit
[1] Eric Andrews, 1996
<http://www.data.com/Tutorials/MPOA_Ties_It_All_Together.html>
Loistava johdatus MPOA:aan. Perusasiat selkeästi ja
ymmärrettävästi. *****
[2] Data Communications
<http://www.data.com/Tutorials/Making_Sense_of_MPOA.html>
Lyhyt lista MPOA:n keskeisistä protokollista. ***
[3] Anixter Inc. 1997
<http://www.anixter.com/techlib/whiteppr/network/x3031r02.htm>
Selkeä esitys, luonnos MPOA:n vaatimuksista ja tavoitteista sekä
toiminnasta. *****
[4] Newbridge Networks Corporation, 1996
<http://wwwrn.inf.tu-dresden.de/~breiter/docs/ip_over_atm/mpoa.html>
Kuvaus MPOA:sta kuten muutkin. Oikein selkeä. *****
[5] ATM Forum Technical Committee Update, 1997
<
http://www.anixter.com/techlib/standard/network/x4181100.htm>
Lyhyt dokumentti MPOA:n nykytilanteesta. Hyvä kuva ATM Forumin
tehtävistä MPOA:an liittyen. ***
[6] Paul Korzeniowski, 1996
<http://www.webweek.com/96Nov18/infrastructure/thriving.html>
Mielenkiintoinen artikkeli eri lähestymistavoista nopeiden
verkkotekniikoiden soveltamiseen reititinverkoissa. ****
Muut mielenkiintoiset sivut
ATM Forum
<http://www.atmforum.com/>
'Paras' tietolähde ATM:n liittyistä standardeista. *****
Multi-Protocol Over ATM Version 1.0
<ftp://ftp.atmforum.com/pub/approved-specs/af-mpoa-0087.000.pdf>
Multiprotocol Over ATM:n specifikaatiot Adoben pdf-muodossa. Suuri dokumentti. Virallisin sana. ***
ATM MPOA vs. IP Switching
<http://www.data.com/tutorials/switch.html>
Ipsilonin Lang puffaa IP switchingiä, Newbridge Networksin Tinsley MPOA:ta... Mielenkiintoinen keskustelu tekniikoiden paremmuudesta. ****
Forget the forklift
<http://www.data.com/Lab_Tests/Forklift.html>
Data Communications testasi LANE:a ja MPOA:ta käytännössä. Suorituskykymittauksia. ****
Routing and ATM
<http://www.wcmh.com/lantimes/archive2/507b082a.html>
Aika ennen MPOA:ta... Historiallinen kirjoitus MPOA:n specifioniajoilta. ***
Architecture principles
<http://www.decisys.com/Documents/Articles/BCR/BCR.9.96.art>
Konsulttifirman esitys reititykseen ja kytkentään liittyen. Hyvää perustietoa. ****
An Anixter Technology White Paper
<http://www.anixter.com/techlib/whiteppr/network/1757750.htm>
Esitys LANE:sta ja MPOA:sta. Perusteellinen ja kattava. *****
Ipsilon Networks, Inc.
<http://www.ipsilon.com/>
Kilpailevan teknologian tyyssija. Vähän MPOA:sta, mutta sitäkin enemmän IP Switchingistä.
Cisco Systems, Inc. & Tag Switching
<http://www.cisco.com/warp/public/732/tag/tagsw_ov.htm>
Reititinvalmistajan vastaisku.